什么是单片机应用系统的开发过程

一、方案论证　　确定开发题目后，首先要进行方案调研，这个过程至关重要，制定出一个好的方案，会使后面的开发工作较为顺利调研工作主要解决以下几个问题：　　(1) 了解用户的需求，确定设计规模和总体框架　　(2) 摸清软硬件技术难度，明确技术主攻问题。

　　(3) 针对主攻问题开展调研工作，查找中外有关资料，确定初步方案　　(4) 单片机应用开发技术是软硬件结合的技术，方案设计要权衡任务的软硬件分工有时硬件设计会影响到软件程序结构如果系统中增加某个硬件接口芯片，而给系统程序的模块化带来了可能和方便，那么这个硬件开销是值得的。

在无碍大局的情况下，以软件代替硬件正是计算机技术的长处　　(5) 尽量采纳可借鉴的成熟技术，减少重复性劳动　　二、硬件系统的设计　　单片机应用系统的设计可划分为两部分：一部分是与单片机直接接口的数字电路范围的电路芯片的设计。

如存储器和并行接口的扩展，定时系统、中断系统扩展，一般的外部设备的接口，甚至于A/D、D/A 芯片的接口另一部分是与模拟电路相关的电路设计，包括信号整形、变换 、隔离和选用传感器;输出通道中的隔离和驱动以及执行元件的选用。

应用系统的设计应注意以下几个方面：　　(1) 从应用系统的总线观念出发，各局部系统和通道接口设计与单片机要做到全局一盘棋例如，芯片间的时间是否匹配，电平是否兼容，能否实现总线隔离缓冲等，避免“拼 盘”战术。

　　(2) 尽可能选用符合单片机用法的典型电路　　图 1 单片机应用系统开发设计流程图　　(3) 尽可能采用新技术，选用新的元件及芯片选用集成度高的芯片，以减少芯片数量，缩小印制板面积例如，选用含有 51 内核的扩展多功能接口的单片机新机种 ，取代 8031 向外的一大片电路。

选用无粘合接口，如数据采集系统等集成度高、功能强的数字或模拟电路芯片，取代许多小规模集成电路芯片的集合选用 PLD 可编程逻辑器件，取代部分电路设计　　(4) 抗干扰设计是硬件设计的重要内容，如看门狗电路、去耦滤波、通道隔离、合理的印制板布线等。

　　(5) 当系统扩展的各类接口芯片较多时，要充分考虑到总线驱动能力当负载超过允许范围时，为了保证系统可靠工作，必须加总线驱动器　　(6) 可用印制板辅助设计软件，如 PROTEL 进行印制板的设计　　三、应用软件设计　　应用系统中测控任务的实现最终是靠程序的执行来完成的。

应用软件设计的如何，将决定系统的效率和它的优劣软件设计需注意以下几个方面：　　(1) 采用模块程序设计模块程序是把一个较长的完整的程序，如监控程序，分成若干个小的功能程序模块，在分别进行独立设计、编程、调试之后，最终装配在一起，链接成一个完整的程序。

模块化程序设计便于程序移植和修改　　(2) 采用自顶向下的程序设计程序设计时，先从系统主程序开始设计，从属的程序或子程序用程序标志代替当主程序编好后，再将标志扩展为从属程序或子程序　　(3) 外部设备和外部事件尽量采用中断方式与 CPU 联络，这样 ，既便于系统模块化，也可提高程序效率。

　　(4) 近几年推出的单片机开发系统，有些是支持高级语言的，如 C51 与 PL/M96 的编程和在线跟踪调试与汇编语言编程相比，使用高级语言编程，可大大提高开发和调试效率，而得到的目标代码质量可与汇编语言相媲美。

　　(5) 目前已有一些实用子程序发表，程序设计时可适当使用，其中包括运行子程序和控制算法程序等　　(6) 系统的软件设计应充分考虑到软件抗干扰措施如数字滤波，程序跑飞的软件陷阱，软件 WATCHDOG，软件的容错设计等。

　　四、软硬件调试　　一个单片机应用系统，经过方案论证，硬件设计，印制板设计加工和焊接，软件的编写，还要进行软硬件的调试，验证理论设计的正确性由于单片机没有自开发能力，其应用系统调试需借助于单片机开发系统。

　　单片机系统主要的功能是：　　(1) 程序的录入、编辑和交叉汇编功能　　(2) 提供仿真 RAM 、仿真单片机　　(3) 支持用户汇编语言(有的同时支持高级语言) 源文件跟踪调试　　(4) 目前一般的开发装置都有与通用微机的联机接口，可以利用微机环境进行调试。

　　(5) EPROM 的写入功能　　在利用开发装置进行调试时，应先把硬件电路调通硬件调试可采用分块调试的方法，先易后难，先局部调试，都通过后再总调对硬件 的分块调试可编制相应模块的测试程序，有的测试程序稍加改动就可成为功能模块程序。

　　在硬件基本调通，验证存储空间分配可行时，进行自顶向下的主程序的设计调试程序的调试需在 DEBUG 环境下进行，用断点调试或连续调试 的方法，通过程序执行过程中内存或有关寄存器的状态变化找出故障点，也可借助于仪器仪表测试电路的状态和波形来验证软硬件的正确性。

　　五、EPROM 固化　　所有开发装置调试通过的程序，最终要脱机运行，即将仿真 ROM 中运行的程序固化到 EPROM 脱机运行但在开发装置上运行正常的程序，固化后脱机运行并不一定同样正常若脱机运行有问题，需分析原因，如是否总线驱动功能不够，或是对接口芯片操作的时间不匹配等。

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